高强度超声促进三油酸甘油酯氧化生成α-二羰基化合物的动力学研究：基于多响应动力学模型的机理揭示

《Food Chemistry》：Kinetic study of triolein oxidation to generate α-dicarbonyl compounds promoted by high-intensity ultrasound using multi-response kinetic models

本文系统研究高强度超声（HIU）相较于热处理对三油酸甘油酯氧化及其产物（特别是α-二羰基化合物）的促进效应。通过多响应动力学模型分析，揭示了HIU通过加速自由基引发、加成及β-断裂等关键步骤，显著降低反应活化能（Ea），从而高效、选择性生成乙二醛（glyoxal）、甲基乙二醛（methylglyoxal）、2,3-丁二酮（2,3-butanedione）及2,3-戊二酮（2,3-pentanedione）等重要风味前体物的动力学机制。

　　

Highlight

建立用于HIU和热处理的三油酸甘油酯反应系统

准确称取三油酸甘油酯（≥ 99.0 %, Sigma-Aldrich, USA）作为主要反应物。超声波设备（UIP 500, Hielscher, Germany）设置为恒定频率（20 kHz）和强度（25.01 W/cm²）。将超声探头插入带有温控装置的连续HIU反应器中，并将反应温度维持在70、80和90 °C。在HIU处理5、10、20、30、50、70和90分钟后收集样品。对于热处理，将原始三油酸甘油酯样品...

游离脂肪酸

如图2A和B所示，在相同温度下，HIU处理样品中的游离脂肪酸含量比热处理样品增加得更快。在90 °C下进行90分钟的HIU处理后，游离脂肪酸含量达到峰值（1.42 ± 0.01 %），显著高于热处理样品（1.27 ± 0.01 %）。值得注意的是，游离脂肪酸含量在HIU处理期间持续增加，而在热处理40分钟后观察到平台期...

结论

本研究建立了HIU处理下三油酸甘油酯氧化的多响应动力学模型，并比较了HIU与热处理之间的动力学参数k和E_a。结果表明，HIU处理显著促进了三油酸甘油酯的氧化，各反应步骤的k值显著更高，E_a值显著更低。值得注意的是，HIU显著促进了关键中间体的形成，包括烯醛（Step 1）和烯酮（Step 2）。此外，四种重要α-二羰基化合物（乙二醛、甲基乙二醛、2,3-丁二酮和2,3-戊二酮）的生成也被HIU显著加速...